GNSS基础课件GPS应用

GPS卫星定位原理及应用

PrincipleofGPSsatellitepositioninganditsapplication中山大学

夏林元

GPS定位原理—workingprinciples

基本观测量与定位模式、模型

GPS接收机观测量1

伪距

测距码测距的观测方程对流层折射延迟改正电离层折射延迟改正接收机钟的改正数卫星钟的改正数信号离开卫星的时刻（由卫星钟测定）信号到达接收机的时刻（由接收机钟测定）绝对定位（单点定位）---（米级）GPS绝对定位模型

1.伪距定位

如果没有钟差，GPS接收机观测至三颗卫星的距离，就可以求出三维位置，但钟差是客观存在的，必须作为未知参数和三个坐标参数一并求解，因而GPS定位实质是求解四维坐标(三维空间加一维时间)，需要对4颗以上的卫星进行同步观测。

GPS绝对定位的精度分析—DOP值概念DOPGDOPHDOPVDOPTDOP载波相位测距相位观测量载波相位观测值观测值整周计数整周未知数（整周模糊度）载波相位观测值载波相位测量的特点优点精度高，测距精度可达0.1mm量级难点整周未知数问题整周跳变问题载波相位测量的观测方程原始形式：线性化后：误差方程为：基于载波相位的相对定位概述定义确定进行同步观测的接收机之间相对位置的定位方法，称为相对定位。定位结果与所用星历同属一坐标系的基线向量（坐标差）及其精度信息采用广播星历时属WGS-84采用IGS–InternationalGPSService精密星历时为ITRF–InternationalTerrestrialReferenceFrame相对定位概述特点优点：定位精度高缺点：多台接收共同作业，作业复杂数据处理复杂不能直接获取绝对坐标应用高精度测量定位及导航相对定位A

jA

jkA

jk观测方程非差观测方程单差观测方程（站间差）双差观测方程（星间差）由此可以看出利用相位的相对定位需要两台或多台接收机的数据共同处理，即多台作业相对定位求差处理分析：站间单差：消卫星钟差星间单差：消测站钟差双差：消卫星和测站钟差，同时大气影响大大减弱。历元间求差—三差：消去了卫星和测站钟差，同时大气影响进一步减弱。整周未知数N的求解问题：基本思路N随着边长增加求解困难问题。相对定位的类型静态定位普通静态定位快速静态定位GoandStop快速确定整周未知数动态定位动态定位中整周未知数的确定静态初始化动态初始化（OTF）实时动态定位（RTK–RealTimeKinematic）单基准站RTK多基准站RTK（网络RTK）RTK–实时动态RealTimeKinematic各种误差对相对定位结果的影响卫星轨道误差–削弱卫星钟差–消除大气折射误差–削弱接收机钟差–消除接收机天线相位中心偏差和变化–消除

GPS在各个领域中的应用GPS在军事中的应用GPS导航的舰载飞弹

配备GPS的士兵

美国海军核潜艇

GPS在交通运输业中的应用航运、航空搜索陆路交通（车辆导航、监控）船舶远洋导航和进港引水GPS在测量中的应用建立和维持全球性的参考框架GPS在测量中的应用板块运动和监测GPS在测量中的应用建立各级国家平面控制网GPS在测量中的应用布设城市控制网、工程测量控制网，进行各种工程测量GPS在测量中的应用在航空